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Destillation einfach erklärt: Prinzip und Grenzen
Bei der Destillation wird ein Gemisch erhitzt. Leichter flüchtige Bestandteile reichern sich im Dampf an, werden anschließend gekühlt und wieder verflüssigt. So nutzt das Verfahren unterschiedliche Siedetemperaturen zur Stofftrennung.
Auf dieser Seite lernst du den vollständigen Ablauf, die Laborapparatur sowie den Unterschied zwischen einfacher und fraktionierter Destillation kennen. Außerdem erfährst du, warum dabei nicht immer reine Stoffe entstehen.
Hake ab, was du schon kannst — und komm am Ende hierher zurück!
Vom Gemisch zum Destillat
Stell dir Salzwasser vor: Das Salz ist im Wasser gelöst und lässt sich deshalb nicht mit einem Filter abtrennen. Wasser kann jedoch verdampfen, während das gelöste Salz größtenteils im Ausgangsgefäß zurückbleibt. Wird der Wasserdampf gekühlt, entsteht wieder flüssiges, deutlich mineralärmeres Wasser.
Destillation
Die Destillation ist ein thermisches Trennverfahren. Ein Gemisch wird erhitzt, Dampf wird abgeleitet und durch Abkühlen wieder verflüssigt. Die aufgefangene Flüssigkeit heißt Destillat.
Der Übergang von einer Flüssigkeit zum Gas heißt Verdampfen. Der umgekehrte Übergang vom Gas zur Flüssigkeit heißt Kondensieren.
Der Siedepunkt ist die Temperatur, bei der eine Flüssigkeit unter einem bestimmten Außendruck siedet. Er ist eine Stoffeigenschaft, hängt aber auch vom Druck ab. Tabellenwerte beziehen sich meist auf Normaldruck von ungefähr 1013 mbar.
Destillation folgt der Kette: erhitzen → verdampfen → kühlen → kondensieren → auffangen.
Salzwasser destillieren:
- Das Salzwasser wird erhitzt.
- Wasser geht in die Gasphase über. Das schwer mitverdampfende Salz bleibt überwiegend zurück.
- Der Wasserdampf gelangt in einen kühleren Bereich.
- Dort kondensiert er zu flüssigem Wasser.
- Das aufgefangene Destillat enthält deutlich weniger gelöste Mineralstoffe als das Ausgangswasser.
Die Trennung funktioniert, weil Wasser flüchtig ist und das gelöste Salz unter diesen Bedingungen kaum mitverdampft.
So arbeitet die Laborapparatur
Wie gelangt der Dampf sicher vom erhitzten Gemisch in ein Auffanggefäß? Dafür verbindet eine Destillationsapparatur mehrere Bauteile zu einem geschlossenen Dampfweg mit offenem Druckausgleich.
| Bauteil | Aufgabe |
|---|---|
| Destillierkolben | enthält das Ausgangsgemisch |
| Heizplatte oder Heizbad | führt Wärme zu |
| Thermometer | misst die Temperatur des aufsteigenden Dampfes |
| Liebig-Kühler | kühlt den Dampf, sodass er kondensiert |
| Vorstoß | leitet das Kondensat weiter |
| Destilliervorlage | fängt das Destillat auf |
Im Liebig-Kühler fließt Kühlwasser um das innere Dampfrohr. Wasser und Dampf bleiben räumlich getrennt. Der Kühlwasserzufluss liegt an der tiefsten Stelle des Kühlers, damit der Kühlmantel zuverlässig gefüllt wird.
Steigt im Kolben Dampf auf, zeigt das Thermometer die Temperatur dieser Dampfphase an. Im Kühler gibt der Dampf Wärme ab und kondensiert. Anschließend läuft die Flüssigkeit durch den Vorstoß in die Vorlage.
Das Thermometer misst also nicht einfach irgendeine Stelle des Heizbads. Entscheidend ist die Temperatur des Dampfes auf seinem Weg zum Kühler.
Destillationen gehören in eine fachgerecht beaufsichtigte Laborumgebung. Besonders Vakuumapparaturen können bei ungeeigneten oder beschädigten Gefäßen implodieren. Dafür sind geeignete kleine Rundkolben und eine Schutzbrille notwendig.
Wähle in jeder Lücke die passende Form und prüfe anschließend deine Antworten.
Beim Erhitzen gelangt ein flüchtiger Bestandteil durch das in die Gasphase. Im Kühler folgt das . Die aufgefangene Flüssigkeit heißt .
Einfache und fraktionierte Destillation unterscheiden
Ein Gemisch enthält manchmal nur einen flüchtigen Bestandteil und einen schwer flüchtigen Rückstand. Dann kann eine einfache Destillation genügen. Enthält es mehrere flüchtige Bestandteile mit verschiedenen Siedebereichen, müssen mehrere Anteile getrennt aufgefangen werden.
Fraktion
Eine Fraktion ist ein während eines bestimmten Temperatur- oder Siedebereichs aufgefangener Anteil des Gemisches. Eine Fraktion muss kein Reinstoff sein.
Bei der fraktionierten Destillation werden mehrere Fraktionen nacheinander oder auf verschiedenen Ebenen einer Kolonne gewonnen.
Mehrere Vorlagen im Labor
Eine Destillationsspinne trägt mehrere Auffangkolben. Ändert sich die Temperatur des Dampfes, wird eine andere Vorlage unter den Auslauf gedreht. So bleiben nacheinander aufgefangene Fraktionen getrennt.
Wiederholte Trennung in einer Kolonne
In einer Destillationskolonne kondensiert ein Teil des Dampfes und verdampft erneut. Durch diese wiederholten Vorgänge reichern sich leichter flüchtige Bestandteile stärker in der Dampfphase an. Dieses verbesserte Trennverfahren heißt Rektifikation.
Ethanol siedet bei Normaldruck ungefähr bei 78 °C, Wasser bei ungefähr 100 °C. Beim Erhitzen eines Ethanol-Wasser-Gemisches ist der Dampf zunächst ethanolreicher als die Ausgangsflüssigkeit.
Trotzdem verdampft auch Wasser mit. Das kondensierte Destillat enthält deshalb mehr Ethanol als das Ausgangsgemisch, ist aber kein reines Ethanol. Eine Kolonne mit wiederholtem Kondensieren und Verdampfen verbessert die Anreicherung.
Der Bestandteil mit dem niedrigeren Siedepunkt geht nicht allein in den Dampf über. Bei Flüssigkeitsgemischen entsteht häufig nur eine Anreicherung, keine vollständige Trennung.
Druck, Anwendungen und Grenzen beurteilen
Die Siedetemperatur ist nicht unveränderlich. Sie hängt vom Außendruck ab: Bei geringerem Druck siedet eine Flüssigkeit schon bei niedrigerer Temperatur.
Vakuumdestillation
Bei der Vakuumdestillation senkt eine Pumpe den Druck in der Apparatur. Dadurch sinken die Siedetemperaturen. Das eignet sich für hochsiedende oder bei starker Erwärmung leicht zersetzliche Stoffe.
Erdöl in Fraktionen trennen
Erdöl ist ein Gemisch aus vielen Kohlenwasserstoffen. In einer industriellen Kolonne ist es unten heißer und nach oben hin kühler. Höher siedende Bestandteile kondensieren weiter unten. Niedriger siedende Bestandteile bleiben länger gasförmig, steigen weiter auf und kondensieren erst in kühleren Bereichen.
Die gewonnenen Erdölfraktionen umfassen Stoffe mit ähnlichen Siedebereichen. Sie sind daher meist Stoffgemische und keine Reinstoffe.
Destillation und Cracken sind nicht dasselbe: Destillation trennt vorhandene Stoffe, ohne sie gezielt chemisch umzuwandeln. Beim Cracken werden langkettige Kohlenwasserstoffe chemisch in kürzere Moleküle gespalten.
Stoffe mit Wasserdampf gewinnen
Bei der Wasserdampfdestillation reißt Wasserdampf geeignete höher siedende oder wasserunlösliche Stoffe mit. Nach dem Kondensieren lassen sich so beispielsweise etherische Öle aus Pflanzen gewinnen.
Wenn einfache Destillation nicht genügt
Ein Azeotrop ist ein Gemisch aus mindestens zwei Komponenten, das bei einer bestimmten Zusammensetzung mit konstantem Siedepunkt siedet. Es verhält sich dabei ähnlich wie ein Reinstoff und lässt sich durch einfache Destillation nicht weiter auftrennen.
Auch ohne Azeotrop entstehen nicht automatisch reine Fraktionen. Entscheidend sind unter anderem der Abstand der Siedetemperaturen, die Zusammensetzung des Gemisches, der Druck und der Aufbau der Apparatur.
Karteikasten
Überlege zuerst selbst und drehe die Karte anschließend zum Prüfen um.
Alles auf einen Blick
- Destillation
- Grundvorgänge
- Erhitzen und Verdampfen
- Kühlen und Kondensieren
- Apparatur
- Kolben und Heizung
- Thermometer und Kühler
- Vorlage für das Destillat
- Trennleistung
- einfache Destillation
- Fraktionen und Kolonne
- Rektifikation zur besseren Anreicherung
- Bedingungen und Grenzen
- Siedetemperatur hängt vom Druck ab
- Fraktionen können Gemische bleiben
- Azeotrope begrenzen die einfache Trennung
- Anwendungen
- mineralarmes destilliertes Wasser
- Erdölfraktionen
- etherische Öle
- Grundvorgänge
Abschluss-Check
Prüfe dich zum Schluss: Kannst du den Stoffweg vom Ausgangsgemisch bis zum Destillat erklären, die Apparatur in der richtigen Reihenfolge beschreiben und begründen, warum eine Fraktion nicht automatisch ein Reinstoff ist? Dann hast du die Kernidee der Destillation verstanden.